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PNAS:細菌入侵細胞的新策略

日期:2014-08-22 09:22:49

 

綠膿桿菌Pseudomonas aeruginosa)或稱銅綠色假單胞菌,是一種致病力較低但抗藥性強的桿菌。廣泛存在于自然界,是傷口感染較常見的一種細菌。能引起化膿性病變。感染后因膿汁和滲出液等病料呈綠色,故名。綠膿桿菌(P.aeruginosa)屬假單胞菌屬(pseudomonas),廣泛分布于自然界及正常人皮膚、腸道和呼吸道,是臨床上較常見的條件致病菌之一。

 

最近有研究發(fā)現(xiàn),綠膿桿菌會將自己包進人類細胞膜中。德國佛萊堡大學BIOSS生物信號研究中心生物研究所IIThorsten Eierhoff博士和Winfried Römer教授帶領的一個研究小組,發(fā)現(xiàn)了一種新的細菌入侵機制——綠膿桿菌利用細胞膜中的脂質(zhì),使其本身進入宿主細胞

 

細菌表面的LecA蛋白,可結(jié)合特殊脂質(zhì)分子(所謂的Gb脂質(zhì),存在于人類細胞的外膜)上的糖類。當細菌停靠到一個細胞上時,細菌的LecA分子和宿主細胞膜的Gb3脂質(zhì)會互鎖——就像一個拉鏈。以這種方式,細胞一步一步地將其自己包裹在細菌周圍,并將其運輸?shù)郊毎麅?nèi)部。RömerEierhoff在合成細胞膜以及人類肺細胞培養(yǎng)物中發(fā)現(xiàn)了這種新機制的證據(jù)。他們將相關研究結(jié)果發(fā)表在2014818日的《PNAS》雜志。

 

綠膿桿菌在免疫系統(tǒng)較弱的人當中,可以引起嚴重的皮膚和肺部炎癥,特別是那些患有遺傳性疾病囊胞性纖維癥的人。當細菌進入人體細胞后,Gb3脂質(zhì)結(jié)合LecA蛋白并使細胞膜彎曲。荷蘭瓦格寧根大學的Christian Fleck教授通過計算得出,這種結(jié)合足以將細菌包裹起來。他是這項研究的參與者。

 

之前,研究人員只熟悉細菌侵染的方法,包括操控宿主細胞內(nèi)的信號。這項信號可控制肌動蛋白纖維——細胞的肌肉:這些纖維可使來自內(nèi)部的細胞被膜彎曲,并形成膜泡,細菌被吸收進其中。

 

為了證明沒有肌動蛋白該過程一樣能運行,研究人員觀察了假單胞菌(Pseudomonas bacteria)對合成膜泡的影響。膜泡既不包含肌動蛋白,也不包含其他細胞組分,只有脂質(zhì)Gb3。當離體膜停靠到表面上時,就在細菌周圍折疊和關閉。然而,只有當細菌產(chǎn)生LecA蛋白時,才會發(fā)生這個包裝過程。Eierhoff稱:“實驗結(jié)果表明,假單胞菌使用這種脂質(zhì)拉鏈,使其自身進入細胞,而無需操控肌動蛋白。”

 

研究人員證明,LecAGb3對于細菌到人類肺細胞的入侵也非常重要:當這一對分子消失時,透過細胞的細菌數(shù)量減少了70%。這些研究結(jié)果使Römer的研究小組能夠發(fā)現(xiàn)一種潛在的藥物,來對抗綠膿桿菌。

 


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